2874
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
О.Л.Любимцева
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям занятиям, практическим занятиям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы) по дисциплине: «Системный анализ» для обучающихся по направлению подготовки 27.03.01 «Стандартизация и метрология»,
направленность (профиль) Стандартизация и сертификация
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
УДК
Любимцева О.Л. Системный анализ: учебно-методическое пособие / О.Л. Любимцева; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 13 с. : ил. – Текст : электронный.
Учебное пособие содержит теоретический материал, необходимый для овладения основами системного анализа, решения задач и упражнения для самостоятельного выполнения.
Курс системный анализ опирается на семестровый курс Теория вероятностей, Квалиметрия и методы обеспечения качества является основой для курса Методы обеспечения безопасности и качества продукции. В результате изучения предмета студенты должны знать модели основных функций цикла управления и подходы к оценке качества управления.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине: «Системный анализ», направления подготовки 27.03.01: Стандартизация и метрология, направленность (профиль) Стандартизация и сертификация.
© О. Л. Любимцева, 2022
© ННГАСУ, 2022.
Содержание |
|
Характеристика лекционных занятий ................................................................... |
4 |
Характеристика практических занятий ................................................................ |
8 |
Темы практических заданий и примеры заданий ............................................. |
9 |
Указания к самостоятельной работе по подготовке к лекциям и практическим |
|
занятиям. ................................................................................................................ |
10 |
Контрольные вопросы .......................................................................................... |
11 |
Список литературы ............................................................................................... |
12 |
Целями освоения дисциплины Системный анализ являются познакомить студентов с основными положениями по методологии системного анализа;
понятием оценки систем на основе качественных и количественных шкал в детерминированных, вероятностных и неопределенных условиях; привести модели основных функций цикла управления; рассмотреть подходы к оценке качества управления.
Системный анализ - наиболее конструктивное направление,
используемое для практических приложений теории систем к задачам управления. Конструктивность системного анализа связана с тем, что он предлагает методику проведения работ, позволяющую не упустить из рассмотрения существенные факторы, определяющие построение эффективных систем управления в конкретных условиях.
Характеристика лекционных занятий
Курс состоит из четырех разделов. Первый раздел «Основы системного анализа» включает в себя основные принципы системного подхода, причины распространения системного подхода. Под управлением в самом общем виде понимают процесс формирования целенаправленного поведения системы посредством информационных воздействий, вырабатываемых человеком
(группой людей) или устройством. К задачам управления относятся целеполагание, стабилизация, выполнение программы, слежение и оптимизация. Система с управлением включает три подсистемы:
управляющую систему (УС), объект управления (ОУ) В и систему связи (СС).
Управляющая система совместно с системой связи образует систему управления (СУ). Основным элементом организационно-технических СУ является лицо, принимающее решение (ЛПР) - индивидуум или группа индивидуумов, имеющих право принимать окончательные решения по выбору одного из нескольких управляющих воздействий. Система связи включает канал прямой связи, по которому передается входная информация - множество
{х}, включающее командную информацию {и} {х}, и канал обратной связи,
по которому передается информация о состоянии ОУ - множество выходной информации {у}.
Рис. 1. Обобщенный цикл управления Второй раздел «Системы и их свойства» включает в себя определение
системы, понятия, характеризующие системы, свойства систем. Строгого,
единого определения для понятия «система» в настоящее время нет. В
качестве «рабочего» определения в литературе под системой в общем случае
понимается совокупность элементов и связей между ними, обладающая определенной целостностью. Под системой понимают единство связанных друг с другом предметов и явлений в природе и обществе. Рассмотрим некоторые определения, связанные с понятием «система». Пусть А = {аi} -
множество некоторых объектов, обладающих определенными свойствами
(элементы системы). R ={ri} - связи между указанными объектами. Z - цель функционирования системы. Тогда систему S можно определить как совокупность элементов со связями и целью функционирования системы, то есть S = {A, R.Z}. Сложная система — система, состоящая из разнотипных элементов с разнотипными связями. Большая система - система, состоящая из большого числа однотипных элементов с однотипными связями. Структура системы - ее расчленение (декомпозиция) на элементы или группы элементов с указанием связей между ними, неизменное во время функционирования системы. Практически все системы рассматриваются функционирующими во времени, поэтому определим их динамические характеристики. Состояние -
множество характеристик элементов системы, изменяющихся во времени и важных для целей функционирования. Процесс (динамика) - множество значений состояний системы, изменяющихся во времени.
Основные свойства систем
Целостность — определяющее свойство системы, которое проявляется в связности (взаимосвязи) и эмерджентности (возникновении новых свойств в системе, которыми ее элементы не обладают).
Коммуникативность — свойство системы, заключающееся в наличии связей между системой и внешней средой. Как правило, любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка
(надсистемы, задающей требования и ограничения к исследуемой системе), и,
в свою очередь, элементы любой исследуемой системы, как правило,
выступают как системы более низкого порядка.
Чувствительность — семейство реакций состояния и выходов системы на изменение ее параметров, начального состояния, на возмущение и управляющие воздействия.
Инвариантность — независимость (минимальная зависимость)
компонентов состояния или выходов системы от различных возмущений на входных полюсах или изменении параметров системы. Инвариантность в системном смысле можно считать нулевой чувствительностью по отношению к различным внешним возмущающим воздействиям или параметрам.
Инвариантность к внешним возмущениям можно интерпретировать как отсутствие управляемости.
Устойчивость — свойство системы сохранять состояние равновесия или некоторого движения при воздействии на нее факторов, вызывающих определенные начальные отклонения. Есть разновидности устойчивости: по Ляпунову, условная, абсолютная, гиперустойчивая, стахостическая по отношению к постоянно действующим возмущениям.
Наблюдаемость (идентифицируемость) состояний — свойство,
характеризующее принципиальную возможность определения начального
(наблюдаемость) или текущего (идентифицируемость) состояния системы по данным, снимаемым с входных и выходных полюсов.
Управляемость — принципиальная возможность перевода системы из одних состояний в другие с помощью управляющего воздействия, которое выбирается из класса допустимых управлений.
Потенциальная эффективность предельно достижимое значение того или иного показателя качества системы для заданных исходных и ограничивающих данных о ней, а также при соответствии этому показателю решения задачи оптимального выбора (параметров, управления, поведения,
взаимодействия со средой).
Третий раздел «Системное моделирование» включает основные проблемы теории систем, задачи распределения ресурсов в системах,
моделирование поведения систем. Теория систем массового обслуживания —
область прикладной математики, занимающаяся анализом процессов в системах производства, обслуживания, управления, в которых однородные события повторяются многократно, например, на предприятиях бытового обслуживания; в системах приема, переработки и передачи информации;
автоматических линиях производства и др. Обслуживаемый объект в теории систем массового обслуживания называется требованием или заявкой. В
общем случае под требованием (заявкой) обычно понимают запрос на удовлетворение некоторой потребности. Роль требований или заявок выполняют клиенты, посетители, покупатели, документы, товары, суда и так далее. Средства, обслуживающие требования (заявки), называются обслуживающими устройствами или каналами обслуживания. Предметом теории массового обслуживания является установление зависимостей между характером потока заявок, числом каналов обслуживания,
производительностью отдельного канала и эффективным обслуживанием с целью нахождения наилучших путей управления этими процессами.
Основной задачей теории массового обслуживания является изучение режима функционирования обслуживающей системы и исследование явлений,
возникающих в процессе обслуживания. Задачи теории массового обслуживания носят оптимизационный характер и в конечном итоге включают экономический аспект по определению такого варианта системы,
при котором будет обеспечен минимум суммарных затрат от ожидания обслуживания, потерь времени и ресурсов на обслуживание и от простоев каналов обслуживания.
В четвертом разделе «Принятие решений в сложных системах» рассмотрены вопросы: Классификация задач принятия решений; Модели принятия решений; Методы решения многокритериальных задач выбора;
Методы поиска решения.
Характеристика практических занятий
В ходе подготовки к практическим занятиям необходимо изучать основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой. При этом
необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.
В соответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой.
Темы практических заданий и примеры заданий
Раздел 1:
1. Системный подход к решению проблем. Базовые понятия системного подхода. Суть системного подхода. (Подготовка доклада об одной из вех эволюции системных взглядов)
Раздел 2:
1.Линейная оптимизационная задача как разновидность организационно-
технических систем.
Для изготовления различных изделий А, В и С предприятие использует три разных вида сырья. Нормы расхода сырья на производство одного изделия каждого вида, цена одного изделия А, В и С, а также общее количество сырья каждого вида, которое может быть использовано
предприятием, приведены в таблице (таблица прилагается).
Раздел 3:
1.Методы планирования деятельности организации. SWOT-анализ.
PEST-анализ. Практические занятия в форме семинара. (Тема курса изучается с использованием опережающей самостоятельной работы:
студенты получают задание на ознакомление с новым материалом до его изложения на лекциях. Например, провести SWОT-анализ организации, где используется объект исследования.
Студенты знакомятся с методами решения конкретных задач,
возникающих при практическом приложении знаний.)
2.Построение модели причинно-следственных связей (диаграмму Исикавы) между объектом анализа и влияющими на него факторами,
обеспечивающий системный подход к определению фактических
причин возникновения проблем системы.
Раздел 4:
1.Задачи сетевого планирования и распределения ресурсов.
В некотором проекте заданы работы Si, их взаимозависимость и продолжительность. Нужно найти такую последовательность работ в сети, которая потребует наибольшего времени для своего выполнения, и
определить возможность сокращения сроков выполнения проекта.
2.Системы массового обслуживания Офисный принтер используют 10 служащих. Среднее время между
двумя моментами его использования для каждого из служащих равно 20
мин. В среднем служащий занимает ксерокс на 5 мин. Используя модуль простой системы с ограниченным множеством требований, определите: 1. вероятность того, что принтер простаивает; 2. среднее число служащих в очереди;
3. среднее число служащих в комнате, где стоит принтер; 4. среднее время ожидания; среднее время пребывания в комнате с принтером.
Сколько времени за семичасовой рабочий день тратит служащий на данную операцию? Стоит ли компании приобретать второй принтер?
Указания к самостоятельной работе по подготовке к лекциям и практическим занятиям.
В ходе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Обращать внимание на формулировки, раскрывающие содержание тех или иных явлений и процессов, научные выводы и практические рекомендации. Желательно оставить в рабочих конспектах поля,
на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений. Дорабатывать свой конспект лекции,